太阳能电池的制作方法

本实用新型是关于一种太阳能电池，且特别是有关于一种高功率太阳能电池。

背景技术：

近年来，随着环保意识高涨以及石化能源的短缺，替代能源与再生能源便成了热门的议题。太阳能电池可将太阳能转换成电能，且光电转换的过程中不会产生二氧化碳或氮化物等对环境有害的物质，因此，太阳能电池成为近几年再生能源研究上相当重要且受欢迎的一环。

一般而言，太阳能电池包括主动层以及配置于主动层两对侧的电极层。当光束照射至太阳能电池时，主动层受光能的作用可产生电子-空穴对。通过两电极层之间电场使电子与空穴分别往两电极层移动，而产生电能的储存形态。此时若外加负载电路，便可输出电能而驱动电子装置。

目前太阳能电池模块因输出功率有限，而难以提供家庭及工业所需的电力。是以，如何提升太阳能电池模块的输出功率，便成为未来的趋势。

技术实现要素：

本揭示内容的一技术态样是在提供一种高功率太阳能电池，此太阳能电池，包含：一半导体基板，具有一前表面以及相对于该前表面的一背表面；一射极层，位于该前表面；一第一钝化层，位于该射极层上；多个背表面电场区，彼此间隔地位于该背表面；一第二钝化层，位于该半导体基板的该背表面上，该第二钝化层具有多个开口，其中该第二钝化层包括至少两层堆叠单元，每一堆叠单元是由至少两种材料所形成；多个第一电极，设置于该第一钝化层上；以及一第二电极，设置于该第二钝化层上，并分别经由所述多个开口贯穿该第二钝化层而接触所述多个背表面电场区。

在本揭示内容的一实施例中，半导体基板是单晶硅基板、多晶硅基板或非晶硅基板。

在本揭示内容的一实施例中，此至少两种材料至少包括+2到+4价的金属氧化物或氮化物，且折射率在1～3之间。

在本揭示内容的一实施例中，每一堆叠单元还包括一第一层、一第二层以及一第三层依序堆叠而成。

在本揭示内容的一实施例中，此第一层为氧化铝(Al₂O₃)层、此第二层为二氧化钛(TiO₂)层以及此第三层为氮化锆(Zr₄N₃)层。

在本揭示内容的一实施例中，第一层为氧化铝层、氧化锌层或氧化锆层。

在本揭示内容的一实施例中，第二层为氧化铝层、二氧化锆层、二氧化钛层、氧化锆层、氮化硅层或氮化锆层。

在本揭示内容的一实施例中，第三层为氧化铝层、二氧化锆层、二氧化钛层、氧化锆层、氮化硅层或氮化锆层。

在本揭示内容的一实施例中，每一该第一层、该第二层以及该第三层厚度为1nm-10nm。

在本揭示内容的一实施例中，堆叠单元为Al_xTi_yZr_zO_mN_t堆叠单元，该Al_xTi_yZr_zO_mN_t堆叠单元中每种元素重量比至少占该Al_xTi_yZr_zO_mN_t堆叠单元的材料总重量10％以上，且全部元素重量比和为100％。

综上所述，本实用新型是通过多层堆叠结构来形成太阳能电池背表面的第二钝化层，通过此多层堆叠结构中的每一层材料特性来降低内部次能阶数量，以及形成背面反向电场使载子远离复合中心，同时利用材料本身的折射率，让反射特性优化，提升发光效率。

附图说明

图1所示为根据本实用新型一实施例太阳能电池的概略图；

图2所示为根据本实用新型一实施例第二钝化层单一堆叠单元的概略图。

具体实施方式

钝化射极背电极电池是应用背面点接触来代替整个背面铝合金接触，其特征在于电池前表面及背表面上具有钝化层(Passivation)。其中，于背表面上形成钝化层具有至少下述好处，除了可直接降低内部次能阶数量，以及形成背面反向电场使载子远离复合中心外，更可利用形成钝化层所使用材料本身的折射率，让反射特性优化，使得反射后的光线更易于由太阳能电池基板所吸收。因此本实用新型即是利用钝化层的堆叠架构设计或是混合材料设计，让堆叠架构中的每一层钝化层具有上述其中至少一项特征，提升发光效率。

图1所示为根据本实用新型一实施例太阳能电池的概略图。如图1所示，太阳能电池10包含：一半导体基板11、一第一钝化层12、一第二钝化层13、多个第一电极14、一第二电极15、局部背表面电场16(Back Surface Field,BSF)。在一实施例中，太阳能电池10为一钝化射极背电极电池(Passivated Emitter and Rear Cells,PERC)的电池类型。其中半导体基板11包括一受光的前表面F以及一相对于该前表面F的背表面R，半导体基板11的前表面F形成凹凸的纹理(Texturing)，借此降低入射光的反射率。并以掺杂剂及利用热扩散的方式于半导体基板11前表面F内形成射极层111(Emitter Layer)，其中射极层111配合前表面F高低起伏的形貌配置于前表面F内，并于半导体基板11与射极层111之间形成pn接面101(pn junction)。半导体基板11可为单晶材料(single crystalline material)、多晶材料(polycrystalline material)或非晶材料(amorphous material)所构成。于一实施例中，半导体基板11实质可为单晶硅(single crystalline silicon)、多晶硅(polycrystalline silicon)或非晶硅(amorphous silicon)的材质。半导体基板11可利用N型或P型基材的晶圆形成。以P型晶圆为例，于半导体基板11重掺杂(heavily dope)施体(donor)而可形成N型(N+)的射极层111。

第一钝化层12设置于射极层11上作为抗反射层(Anti-Reflection Coating,ARC)，第一钝化层12可由二氧化硅(silicon dioxide)、氮化硅(silicon nitride)或氧化铝(aluminum oxide)等钝化材料构成。且第一钝化层12可经表面处理，以于第一钝化层12的表面形成不同尺寸的金字塔(pyramid)构造，以减少入射光经过第一次反射即折回的机率并保护射极层11。其后，第二钝化层13设置于背表面R上。在一实施例中，是由重复堆叠一堆叠单元17来形成此第二钝化层13的，其中此堆叠单元17是由至少二种不同材料所形成，且此堆叠单元17的堆叠层数至少为2层。

图2所示为根据本实用新型一实施例第二钝化层单一堆叠单元的概略图。在此实施例中，是以三层材料为例，来说明本实用新型。此单一堆叠单元17包括第一层171、第二层172以及第三层173。其中第一层171是形成在半导体基板11上的层，例如，可接触于半导体基板11。第二层172是形成在第一层171上的层，例如，可接触第一层171。第三层173是形成在第二层172上的层，例如，可接触第二层172。其中，第一层171、第二层172以及第三层173每层厚度为1nm-10nm。由于第一层171是形成在半导体基板11上的层，为了直接降低内部次能阶数量，因此主要选用钝化表面复合中心(Recombination Center)的最佳的材料。而第二层172以及第三层173选用固定电荷密度特性最佳的材料，使场效钝化(field effect passivation,FEP)效果最强。其中所选用材料+2到+4价的金属氧化物或氮化物、且折射率n在1～3之间。在一实施例中，第一层171材料为氧化铝，第二层172材料为二氧化钛，第三层173材料为氮化锆，而形成Al₂O₃/TiO₂/Zr₄N₃堆叠单元17。在此架构下，利用氧化铝，可因为其固定负电荷的存在，而用于二氧化钛的钝化上，二氧化钛因为照光产生电子空穴对，所生空穴因为氧化铝的负电荷吸引，而往Al₂O₃/TiO₂接面靠近，而电子则会远离表面往中心靠近，电子空穴分离，就可减少复合的机会，提升载子的寿命(lifetime)，因此有较佳的光电转换效率。值得注意的是，第二层172以及第三层173所选用的材料可以相同，但第一层171和第二层172以及第三层173所选用的材料不同。值得注意的是，第一层171、第二层172和第三层173所选用的材料不以上述为限，在另一实施例中，第一层171材料可选用为氧化铝、氧化锌和氧化锆其中之一。第二层172以及第三层173的材料可选用氧化铝、二氧化锆、二氧化钛、氧化锆、氮化硅和氮化锆其中之一。而在再一实施例中，一堆叠单元17是由一混合材料所形的单一层架构，此混合材料为Al_xTi_yZr_zO_mN_t，其中混合材料中每种元素重量比至少占该混合材料总重量10％以上，且全部元素重量比和为100％。

之后，可利用雷射或蚀刻膏于第二钝化层13上形成多个开口18以形成电极接触接点，再于半导体基板11的前表面F及背表面R进行金属镀膜(Metallization)，并进行共同烧结(Co-Firing)程序，以于半导体基板11的前表面F形成多个第一电极14，并于半导体基板10的背表面R邻近于开口18处形成局部背表面电场16(Back Surface Field,BSF)和覆盖于开口18及第二钝化层13上的第二电极15，借此以完成钝化射极背电极电池的制造。其中第二电极15会分别经由这些开口18贯穿第二钝化层13而接触局部背表面电场16。

本实用新型是通过多层堆叠结构来形成太阳能电池背表面的第二钝化层，通过此多层堆叠结构中的每一层材料特性来降低内部次能阶数量，以及形成背面反向电场使载子远离复合中心，同时利用材料本身的折射率，让反射特性优化，使得反射后的光线更易于由太阳能电池基板所吸收，提升发光效率。

虽然本揭示内容已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭示内容，任何熟悉此技艺者，在不脱离本揭示内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭示内容的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。